UNEMAT 2006 — questão 7 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar quatro afirmações sobre a primeira lei da termodinâmica, $Q = W + \Delta U$.

I — correta. Na isocórica o volume não muda, então o gás não realiza trabalho (W = 0). A primeira lei fica:

$$Q = 0 + \Delta U \;\Rightarrow\; Q = \Delta U$$

Todo o calor trocado vai para a energia interna.

II — correta (na intenção). Adiabática é a transformação sem troca de calor com o meio (Q = 0). A expressão “conservação da quantidade de calor do sistema” não é a mais feliz, porque calor é energia em trânsito e não algo que o sistema “guarda”; mas a ideia que ela quer passar é essa: nenhum calor entra nem sai.

III — correta. Na adiabática, Q = 0, então:

$$0 = W + \Delta U \;\Rightarrow\; \Delta U = -W$$

Na compressão o trabalho do gás é negativo (o meio faz trabalho sobre ele), logo ΔU > 0: a energia interna e a temperatura aumentam. É por isso que a bomba de encher pneu esquenta.

IV — errada. Se a compressão é adiabática, por definição não há troca de calor. O aquecimento vem do trabalho feito sobre o gás, não de calor cedido a ele.

Por que não as outras: I, II e III corretas e IV errada é exatamente a alternativa A. A B esquece a III; a C esquece a I; a D e a E incluem a IV, que contradiz a própria definição de adiabática.

⚠️ A armadilha: ver a temperatura subir na compressão (III) e concluir que “entrou calor” (IV). Temperatura pode subir sem calor nenhum: basta que se realize trabalho sobre o gás.

A ideia em uma frase: isocórica: W = 0 e Q = ΔU; adiabática: Q = 0 e ΔU = −W, então comprimir esquenta e expandir esfria.

Resposta: alternativa A (somente I, II e III).